پایان نامه با کلید واژگان فرآيند، دي، مايع

هاي جذب شده آن جدا شود. پس از آن محلول غني شده از مبدل حرارتي عبور نموده و از محلول آمين خالص حرارت ميگيرد. آمين غني شده گرم به قسمت بالاي برج احيا وارد ميشود. وقتي محلول در برج به سمت پايين جريان مييابد دي اکسيدکربن و هيدروژن سولفيد آن دفع مي شود. محلول آمين به صورت خالص از پايين برج احياء خارج مي شود. سپس اين محلول خالص از مبدل حرارتي و يك سرد كننده عبور ميکند و به اين منظور که بالاتر از دماي نقطه شبنم هيدروکربن باقي بماند دماي آن به حدود 6 درجه سانتيگراد بالاتر از دماي گاز ورودي مي‌رسد. سپس محلول خروجي به برج جذب بازگردانده مي شود تا چرخه تکرار شود. گازهاي اسيدي دفع شده از محلول آمين از بالاي برج دفع خارج شده و از يک چگالنده و جداکننده عبور مي کنند تا جريان سرد شده و آب جدا شود. آب جدا شده معمولا به عنوان جريان برگشتي به برج دفع بازگردانده ميشود]7[.
2-6-2-جذب توسط پتاسيم کربنات داغ
از جمله موارد بسيار تعيين كننده در انتخاب محلول مناسب جهت جذب گازهاي اسيدي، قابليت احياي آن محلول مي‌باشد. اين عامل مانع استفاده از محلولهاي قليايي در جهت جذب گازهاي اسيدي مي‌باشد. اما نمك‌هاي اين تركيبات به خوبي قابل استفاده هستند. نمك‌هايي كه براي اين حالت پيشنهاد شده است، كربنات فسفات، بورات، آرسنات و فنولات سديم و پتاسيم و همچنين نمك‌هاي اسيدي آلي ضعيف مي‌باشد. اين محلول‌ها بطور كلي در دو گروه از فرآيندهاي جذب به كار گرفته مي‌شوند. در گروهي كه جذب در دماي محيط انجام مي‌شود در گروه ديگر كه جذب در دماي بالاتر تقريبا نزديك به دماي احياء محلول انجام مي‌شود. گروه دوم جهت تصفيه گازهاي تحت فشار مناسب است. نمك‌هاي مناسب براي فرآيند جذب در دماي محيط شامل كربنات سديم، فنالات سديم و فسفات پتاسيم بوده و نمك‌هاي مناسب براي فرآيند جذب در دماي بالا شامل كربنات پتاسيم و آرسنات سديم يا پتاسيم مي‌باشد]9[.
در اين فرآيند از محلول پتاسيم کربنات به عنوان حلال استفاده مي شود. از آنجايى كه اين محلول علاوه بر دي اکسيدکربن، سولفيد هيدروژن را نيز جذب ميکند، استفاده از اين فرآيند براي جرياني كه فقط شامل سولفيد هيدروژن است مناسب نخواهد بود و به كار بردن اين فرآيند تنها در شرايطى كه دي اكسيدكربن موجود در گاز قابل توجه باشد، توجيه پذير خواهد بود. عمليات جذب با استفاده از محلول داغ كربنات پتاسيم، سرعت جذب را به طور چشمگيري افزايش مي دهد. مراحل جذب و بازيافت در دماهاي مشابه (حدود 116- 110 درجه سلسيوس) انجام ميشود و لذا اين فرآيند نياز به گرماي زيادي نخواهدداشت.
مزاياى اين فرآيند عبارتند از: پايداري خوب مواد شيميايي، نياز به گرماي كمتر به نسبت واحد آميني، نياز به ميزان بخاركمتر در مقايسه با فرآيند آميني، انجام نگرفتن واكنش با هوا، جذب كم هيدروكربنها و ارزان بودن حلال مورد استفاده ميباشد. از معايب اين فرآيند ميتوان به واكنش پذيري كم با سولفيد هيدروژن، جذب نكردن مركاپتانها، تركيب درصد زياد آب در گاز فرآوري شده و مشكلات خوردگي نام برد.
2-6-2-1-فرآيند کاتاکارب
در اين فرآيند که به فرآيند کاتاکارب مشهور ميباشد از بورات هاي آميني براي افزايش فعاليت محلول کربنات پتاسيم داغ استفاده شده است. بکار بردن کاتاليست کاتاکارب غلظت تعادلي دي اکسيدکربن در محلول و واکنش با پتاسيم کربنات را تغيير ميدهد]12[.
2-7-جذب توسط فرآيند سولفينول
اين فرآيند توسط شركت شل در اوايل دهه 1960 ميلادي طراحي شده و براي جداسازي سولفيد هيدروژن، دي اكسيدكربن، سولفيد كربونيل، دي سولفيدكربن، مركاپتانها و پلي سولفيدها از گاز طبيعي و گاز سنتز استفاده ميشود. در فرآيند سولفينول مخلوطي از سولفولن( دي اكسيد تترا هيدرو تيوفين) كه يك حلال فيزيكي است و دي ايزو پروپانول آمين كه يك حلال شيميايي است و آب به عنوان حلال استفاده شده است. از اين فرآيند زماني استفاده مي‌شود كه جداسازي سولفيد هيدروژن، دي اكسيدكربن و سولفيد كربونيل به طور كامل مدنظر است. در فرآيند سولفينول از مخلوط متيل دي اتانول آمين، سولفولن و آب هم به عنوان حلال استفاده شده و زماني كه جداسازي گزينش پذير سولفيد هيدروژن در حضور دي اكسيدكربن و جداسازي بخشي از سولفيد كربونيل مدنظر است، استفاده مي‌شود]5[.
استفاده از حلالهاي شيميايي و فيزيكي در اين فرآيند باعث شده كه فوايد هر دو نوع حلالها از جمله افزايش ظرفيت حلال به خاطر استفاده از حلال فيزيكي و رسيدن غلظت گازهاي اسيدي به مقدار بسيار كم در گاز شيرين خروجي به خاطر استفاده از حلال شيميايي، در اين فرآيند در اختيار قرارگيرد. اما نقطه ضعف اساسى فرآيند جذب با حلال فيزيكي يعنى جذب هيدروكربنهاي سنگين همچنان باقى خواهد بود. همچنين اين فرآيند از هزينه و پيچيدگي بيشتري در مقايسه با فرآيندهاي با استفاده از حلالهاي فيزيكي، برخوردار است اما به گرماي بسيار كمتري در مقايسه با فرآيندهاي آمينى نياز دارد.
اين فرآيند كاربرد وسيعي در تصفيه گاز طبيعي (به خصوص در صنعت گاز طبيعى مايع شده) دارد زيرا اين فرآيند توانايي جداسازي دي اكسيد كربن به اندازه مناسب براي واحدهاي گاز طبيعى مايع شدهppm 50 را دارا است. حدود 200 واحد از اين فرآيند در جهان تحت بهره‌برداري است، كه در بيشتر آنها از سولفينول به عنوان حلال استفاده كردهاند.
2-8-جذب توسط آب
دو مزيت اصلي استفاده از آب به عنوان جاذب ناخالصي‌هاي گازي، در دسترس بوده و ارزان بودن آن است. از اين جهت براي تركيبات گازي قابل حل در آب اين ماده، جاذب مهمي به حساب مي‌آيد. استفاده از آب خصوصا در سيستم‌هايي كه حجم زيادي از گاز در فشار كم بايد تحت عمل تصفيه قرار بگيرد اهميت مي‌يابد. در چنين شرايطي استفاده از ديگر حلال‌ها و مواد آلي به عنوان جاذب، خطر بخار شدن بخشي از ماده جاذب و وارد شدن آن به جريان گازي و آلوده كردن محيط زيست را به همراه خواهد داشت. آمونياك دي اكسيد گوگرد، دي اكسيد كربن، سولفيد هيدروژن، فلوئوريد هيدروژن، كلريد هيدروژن وكلر از موادي مي‌باشند كه جهت جداسازي آنها به صورت صنعتي از آب استفاده مي‌شود]3[.
2-9-برج جذب بستر سيال
دستگاه تماس بستر سيالي نوعي از دستگاه هاي تماس گاز مايع مي باشد که در عمليات جذب گاز و انتقال حرارت مورد استفاده قرار مي گيرد. هنگاميکه اين دستگاه در عمليات جذب گاز مورد استفاده قرار بگيرد آنرا Turbulent Contact Absorber يا به اختصار TCA مي نامند.
مشخصه مهم اين دستگاه پرکن هاي سبکي است که بين دو شبکه نگهدارنده قرار گرفته اندو توسط جريان گاز قابل حرکت مي باشند. فاصله بين اين دو شبکه به اندازه اي است که پرکن ها قادر باشند آزادانه در فضاي بين اين نگهدارنده ها حرکات تصادفي داشته باشند و از تراکم آنها به طرف نگهدارند بالايي جلوگيري شود. حرکت پرکن ها از کثيف شدن آنها و مسدود شدن فضاي خالي بين آنها در حالتي که گاز يا مايع داراي ذرات معلق باشند و يا در اثر واکنش شيميايي ذرات معلق ايجاد گردد جلوگيري مي کند.
برج هاي جذب معمول که داراي بستر ثابت هستنددر نزديکي نقطه طغيان بالاترين راندمان را دارا هستند اما به علت مسائل و مشکلات ناشي از مسدود شدن فضاي خالي بين پرکن ها اين برج ها را براي شرايط زير نقطه طغيان طراحي مي کنند و بنابراين حجم آنها افزايش مي يابد اما در برج TCA اين امکان وجو دارد که از جريان هاي نسبتا زياد گاز و مايع استفاده کرد. شدت جريان هاي زياد گاز و مايع در سيستم باعث مي شود که سرعت جذب به ميزان قابل ملاحظه اي افزايش يابد.
در برج بستر ثابت ماندگي مايع از دو قسمت تشکيل مي شود: ماندگي مايع ثابت و ماندگي مايع متحرک. ماندگي مايع متحرک عبارت از مقدار مايعي است که در بين پرکن ها به طور مداوم جاي خود را به مايع جديد مي دهد. اگر جريان هاي گاز و مايع به درون برج متوقف شوند اين مايع از لابه لاي پرکن ها خارج خواهد شد در حاليکه ماندگي ثابت در لابه لاي پرکن ها درگير شده و به صورت ساکن در آمده است و جابه جايي آن با مايع جديد به کندي انجام ميگيرد، همچنين در اثر توقف جريان هاي گاز و مايع چکه نخواهد نمود.
در برج TCA به علت حرکت مداوم پرکن ها ماندگي ثابت وجود ندارد. با توجه به اينکه ماندگي متحرک سهم زيادي در پديده اي انتقال دارد بنابراين يکي از دلايل بالاتر بودن ضرائب انتقال جرم و حرارت در برج TCA نسبت به برج پرشده روشن مي گردد.
فصل سوم
3- بررسي حلال هاي مختلف مورد استفاده در صنعت
3-1- مهمترين پارامترها در انتخاب حلال مناسب
مهمترين عامل تاثيرگذار بر هزينه هاي فرآيند در روش جذب شيميايي انتخاب حلال مناسب مي باشد.
3-1-1-ميزان جذب
يک حلال مناسب حلالي است که در شرايط جذب و در يک فشار جزيي معين بتواند مقدار بيشتري از گاز را با خود حمل کرده و باعث بالا رفتن راندمان جذب شود که نياز به حلال کمتري باشد.
3-1-2-سرعت جذب
سرعت جذب بالا منجر به کوتاهتر شدن زمان تماس در برج جذب و در نتيجه کاهش اندازه آن و افت فشار کمتر شده که کاهش هزينه هاي سرمايه گذاري و عملياتي را در بر خواهد داشت.
3-1-3-انرژي مورد نياز جهت احياء
مقدار گرمايي است که به حلال داده مي شود تا واکنش برگشت بين دي اکسيدکربن و حلال انجام شده و حلال دي اکسيدکربني را که جذب کرده است آزاد نمايدو در حقيقت حلال و گاز جذب شده احيا گردند که اين ميزان گرما هر چه کمتر باشد احياء راحت تر مي باشد.
3-1-4-ميزان تخريب
تخريب حلال به دو صورت تخريب گرمايي و تخريب در برابر اکسيژن مي تواند اتفاق بيافتد. با توجه به ميزان بالاي اکسيژن در خروجي فرآيندها لذا اين نوع تخريب مهمترين نوع تخريب محسوب مي شود. زماني که حلال تخريب مي شود حلال جبراني جديد بايد در فواصل منظم اضافه شود تا حلال تخريب شده جبران گردد که موجب افزايش هزينه هاي عملياتي مي شود. ممکن است محصولاتي که در اثر تخريب به وجود ميآيند مشخصات نامعلومي داشته باشند و داراي خواص حلال نباشند و راندمان جذب و دفع را کاهش دهند.
3-1-5-ويسکوزيته حلال
حلال با ويسکوزيته بالا باعث کاهش سرعت انتقال جرم شده و درنتيجه لزوم استفاده از برج هاي جذب با مقياس بزرگتر را براي جذب گاز تشديد کرده که افزايش هزينه ها را به دنبال خواهد داشت. همچنين حلال با ويسکوزيته بالا موجب صرف انرژي بيشتري جهت پمپ کردن آن ميشود.
3-1-6-خوردگي حلال
خوردگي حلال تاثير مستقيم بر روي اقتصاد واحد گذاشته که اين عامل مي تواند موجب از کار افتادگي طولاني واحد تلفات محصول کاهش طول عمر تجهيزات و آسيب يا از بين رفتن آنها شود.
3-1-7-فراريت
هرچه ميزان فراريت حلال بيشتر باشد حلال بيشتري بايد به صورت جبراني به سيستم اضافه کرد که موجب افزايش هزينه هاي عملياتي خواهد شد. از طرف ديگر اگر حلال مورد استفاده فراريت بالايي داشته باشد ممکن است در فرآيند احياء همراه با گازهاي جدا شده از سيستم خارج شود.
3-1-8-قيمت حلال
هزينه هاي کلي يک حلال بستگي به هزينه توليد و سرعت تخريب آن دارد. تعويض حلال و تامين کمبود آن در سيکل بسته با توجه به قيمت حلال هزينه هاي عملياتي را تحت تاثير قرار مي دهند.
3-1-9-ايجاد رسوب
ايجاد رسوب در سيکل جريان حلال مي تواند براي فرآيند جذب مشکلاتي ايجاد نمايد. بنابراين حلال با رسوب کمتر ترجيح داده مي شود.
3-1-10-دماي جوش و فشار بخار
هرچه حلال مورد نظر ما دماي جوش بيشتر و فشار بخار کمتري داشته باشد فراريت حلال کمتر خواهد شد.
3-1-11-جرم مولکولي
هرچه جرم

دیدگاهتان را بنویسید

Close Menu